JP2010281516A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents

Abstract

【課題】旋回翼の長さ方向における燃料濃度分布を均一（一様）にすることができ、さらなる低ＮＯｘ化を図ることができるガスタービン燃焼器を提供すること。
【解決手段】上流側から流れてきた空気または空気と燃料との混合気に、燃料噴出孔２６ａ、２８ａから燃料を噴射するとともに、旋回力を付与して旋回混合気流を作り出す旋回翼２６，２８を複数枚備えたガスタービン燃焼器であって、前記旋回翼２６，２８の上流側近傍に、前記旋回翼２６，２８間に形成された流路に流入する前記空気または前記混合気に旋回力を付与する旋回力付与手段３１，３２が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、上流側から流れてきた空気または空気と燃料との混合気に、燃料噴出孔から燃料を噴射するとともに、旋回力を付与して旋回混合気流を作り出す旋回翼（スワラーベーン）を備えたガスタービン燃焼器に関するものである。

旋回翼を備えたガスタービン燃焼器としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。

特開２００６−３３６９９６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された旋回翼には、半径方向に沿って複数の燃焼噴射孔が形成されており、半径方向内側（中心側）から半径方向外側に向かって燃料が供給されるようになっている。そのため、半径方向内側に位置する燃料噴射孔から噴射される燃料の量が、半径方向外側に位置する燃料噴射孔から噴射される燃料の量よりも多くなって（すなわち、半径方向内側で燃料の濃度が濃くなり、半径方向外側で燃料の濃度が薄くなって）しまうといった問題点があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、旋回翼の長さ方向における燃料濃度分布を均一（一様）にすることができ、さらなる低ＮＯｘ化を図ることができるガスタービン燃焼器を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係るガスタービン燃焼器は、上流側から流れてきた空気または空気と燃料との混合気に、燃料噴出孔から燃料を噴射するとともに、旋回力を付与して旋回混合気流を作り出す旋回翼を複数枚備えたガスタービン燃焼器であって、前記旋回翼の上流側近傍に、前記旋回翼間に形成された流路に流入する前記空気または前記混合気に旋回力を付与する旋回力付与手段が設けられている。

本発明に係るガスタービン燃焼器によれば、旋回力付与手段によって、旋回翼と旋回翼との間に形成された流路に流入する空気または混合気に旋回力が付与され、上流側から流れてきた空気または混合気は、旋回流となって旋回翼と旋回翼との間に形成された流路に流入していくことになる。そして、燃料噴出孔から噴出された燃料は、流路内を旋回する空気または混合気とともに旋回し、旋回翼の長さ方向に攪拌されることになる。
これにより、旋回翼の長さ方向における燃料濃度分布を均一（一様）にすることができ、さらなる低ＮＯｘ化を図ることができる。

上記ガスタービン燃焼器において、前記流路内に形成される旋回流が、全て同じ方向に回転するように構成されているとさらに好適である。

このようなガスタービン燃焼器によれば、旋回力付与手段の構成を同一なものとすることができるので、構成の簡略化を図ることができ、製造コストの低減化を図ることができる。

上記ガスタービン燃焼器において、前記旋回翼によって作り出される前記旋回混合気流の回転方向と同じ回転方向を作り出す旋回力付与手段と、前記旋回翼によって作り出される前記旋回混合気流の回転方向と反対の回転方向を作り出す旋回力付与手段とが、周方向に沿って交互に配置されているとさらに好適である。

このようなガスタービン燃焼器によれば、旋回翼と旋回翼との間に形成された流路に流入する空気または混合気の旋回力を強めることができるので、旋回翼の長さ方向における燃料濃度分布をより均一（一様）にすることができ、さらなる低ＮＯｘ化を図ることができる。

本発明に係るガスタービンは、従来よりも旋回翼の長さ方向における燃料濃度分布を均一（一様）にすることができ、さらなる低ＮＯｘ化を図ることができるガスタービン燃焼器を具備している。

本発明に係るガスタービンよれば、高温化する環境下でも低ＮＯｘ化を図ることができて、その信頼性を向上させることができる。

本発明に係るガスタービン燃焼器によれば、旋回翼の長さ方向における燃料濃度分布を均一（一様）にすることができ、さらなる低ＮＯｘ化を図ることができるという効果を奏する。

本発明に係るガスタービン燃焼器を具備したガスタービンの要部断面図である。 本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器の要部を示す図であって、軸方向に沿って切った断面図である。 本発明の第１実施形態に係る旋回力付与手段を説明するための図であって、（ａ）は半径方向外側から見た平面図、（ｂ）は上流側から見た正面図である。 本発明の第１実施形態に係る旋回力付与手段によって作り出された旋回流を説明するための図であって、上流側から見た斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る旋回力付与手段を説明するための図であって、（ａ）は半径方向外側から見た断面図、（ｂ）は上流側から見た正面図である。 本発明の第３実施形態に係る旋回力付与手段を説明するための図であって、（ａ）は軸方向に沿って切った断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 本発明の他の実施形態に係る旋回力付与手段を説明するための図であって、図６（ｂ）と同様の図である。 本発明の第４実施形態に係るガスタービン燃焼器を説明するための図であって、燃焼バーナーと、内筒と、尾筒とを分離して示す斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る旋回力付与手段を説明するための図であって、軸方向に沿って切った断面図である。 （ａ）は図９のＢ−Ｂ矢視断面図、（ｂ）は本発明の別の実施形態に係る旋回力付与手段を説明するための図であって、（ａ）と同様の図である。 本発明の第５実施形態に係る旋回力付与手段を説明するための図であって、軸方向に沿って切った断面図である。 本発明の第６実施形態に係る旋回力付与手段を説明するための図であって、（ａ）は軸方向に沿って切った断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。

以下、本発明に係るガスタービン燃焼器の第１実施形態について、図１から図４を参照しながら説明する。
図１は本発明に係るガスタービン燃焼器を具備したガスタービンの要部断面図、図２は本実施形態に係るガスタービン燃焼器の要部を示す図であって、軸方向に沿って切った断面図、図３は本実施形態に係る旋回力付与手段を説明するための図であって、（ａ）は半径方向外側から見た平面図、（ｂ）は上流側から見た正面図、図４は本実施形態に係る旋回力付与手段によって作り出された旋回流を説明するための図であって、上流側から見た斜視図である。

ガスタービン１は、圧縮機（図示せず）と、ガスタービン燃焼器１０と、タービン（図示せず）とを主たる要素として構成されている。ガスタービン１は複数のガスタービン燃焼器１０を有しているものが多く、圧縮機により圧縮された空気と、ガスタービン燃焼器１０に供給された燃料を混合させ、各々のガスタービン燃焼器１０内で燃焼させて高温の燃焼ガスを発生させる。そして、この高温の燃焼ガスをタービンへ供給してタービンの回転駆動をしている。

図１に示すように、ガスタービン燃焼器１０は、燃焼器ケーシング１１に環状に複数個配置されている（図１では１個のみ示している）。燃焼器ケーシング１１とガスタービンケーシング１２には圧縮空気が充満し、車室１３を形成する。この車室１３には、圧縮機により圧縮された空気が導入される。導入された圧縮空気は、ガスタービン燃焼器１０の上流部に設けられた空気流入口１４から、ガスタービン燃焼器１０の内部に入る。ガスタービン燃焼器１０の内筒１５の内部では、燃焼バーナー１６等を介して供給された燃料と圧縮空気が混合されて燃焼する。ガスタービン燃焼器１０内に供給された燃料と圧縮空気が混合されて燃焼する。燃焼によって生じた燃焼ガスは、尾筒１７を通ってタービン室側へ供給され、タービンロータ（図示せず）を回転させる。

図２に示すように、本実施形態に係るガスタービン燃焼器１０は、アニュラ型のガスタービン燃焼器であり、その中心部には、燃焼バーナー１６が挿通されている。また、半径方向において最も外側に位置する第１の流路２１と、半径方向において最も内側に位置する第２の流路２２と、第１の流路２１と第２の流路２２との間に位置する第３の流路２３とを備えている。
第１の流路２１と第３の流路２３とは、内筒１５を形成する周壁１５ａによって仕切られて（区画されて）おり、第２の流路２２と第３の流路２３とは、周壁１５ａの半径方向内側に位置する中空円筒状の仕切壁２４によって仕切られて（区画されて）いる。

第１の流路２１内には、この第１の流路２１内に予混合用燃料を噴出する予混合用噴出孔２５ａを備えたノズル２５が突出している。予混合用噴出孔２５ａから噴射された予混合用燃料は、空気流入口１４から流入してきた空気と混合され、空気流入口１４から流入してきた空気とともに、下流側に位置する第２の流路２２内および第３の流路２３内に流入する。

燃焼バーナー１６の先端部（下流側の端部）には、第２の流路２２内に向かって突出する旋回翼（スワラーベーン）２６が設けられている。旋回翼２６は、燃焼バーナー１６の外周面から放射状に、かつ、燃焼バーナー１６の軸方向に沿うように複数枚（例えば、１６枚）配置されており、その腹面および背面には、燃料（内側燃料）を噴出する内側燃料噴出孔２６ａが設けられている。内側燃料噴出孔２６ａから噴射された内側燃料は、第２の流路２２を通過してきた混合気（空気流入口１４から流入してきた空気と予混合用噴出孔２５ａから噴射された予混合用燃料との混合気）と混合され、第２の流路２２を通過してきた混合気とともに、下流側に位置する燃焼室２７に送出（供給）される。
なお、旋回翼２６は、第２の流路２２を通過してきた混合気に旋回力を付与して、この混合気を旋回混合気流にするものである。

仕切板２４の先端部（下流側の端部）には、第３の流路２３内に向かって突出する旋回翼（スワラーベーン）２８が設けられている。旋回翼２８は、仕切板２４の外周面から放射状に、かつ、仕切板２４の軸方向に沿うように複数枚（例えば、１６枚）配置されており、その腹面および背面には、燃料（外側燃料）を噴出する外側燃料噴出孔２８ａが設けられている。外側燃料噴出孔２８ａから噴射された外側燃料は、第３の流路２３を通過してきた混合気（空気流入口１４から流入してきた空気と予混合用噴出孔２５ａから噴射された予混合用燃料との混合気）と混合され、第３の流路２３を通過してきた混合気とともに、下流側に位置する燃焼室２７に送出（供給）される。
なお、旋回翼２８は、第３の流路２３を通過してきた混合気に旋回力を付与して、この混合気を旋回混合気流にするものである。

さて、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、本実施形態には、旋回翼２６の上流側近傍に旋回板（旋回力付与手段）３１が設けられており、旋回翼２８の上流側近傍に旋回板（旋回力付与手段）３２が設けられている。旋回板３１の高さ（図２において上下方向の長さ）は、旋回翼２６の高さと（略）同じであり、旋回板３２の高さは、旋回翼２８の高さと（略）同じである。旋回板３１，３２は、隣り合う旋回翼２６，２８の前縁と前縁との間で、隣り合う旋回翼２６，２８間に形成された流路２９の入口近傍にそれぞれ配置されている。また、旋回板３１，３２は、高さ方向における（略）中央よりも上側（半径方向外側）に位置する上半部３３と、高さ方向における（略）中央よりも下側（半径方向内側）に位置する下半部３４とを備えている。上半部３３の基端（上流端）および下半部３４の基端（上流端）は、隣り合う旋回翼２６，２８の前縁と前縁とを結ぶ直線に対して引かれた垂直二等分線上に位置しており、上半部３３の先端（下流端）は、上半部３３の基端側から見て背側を見せる旋回翼２６，２８の先端に向かって延び、下半部３４の先端（下流端）は、下半部３４の基端側から見て腹側を見せる旋回翼２６，２８の先端に向かって延びている。

そして、図４に実線矢印で示すように、旋回板３１によって、第２の流路２２を通過してきた流路２９に流入する前の混合気に、上流側から見て反時計方向に回転する旋回力が付与されるとともに、旋回板３２によって、第３の流路２３を通過してきた流路２９に流入する前の混合気に、上流側から見て反時計方向に回転する旋回力が付与されることになる。

なお、本実施形態では、旋回板３１，３２によって付与される旋回力の回転方向が同一方向になるように構成されているが、隣り合う旋回板３１，３２で旋回力の回転方向が互いに反対方向になるように構成することもできる。すなわち、上半部３３の先端が、上半部３３の基端側から見て背側を見せる旋回翼２６，２８の先端に向かって延び、下半部３４の先端（下流端）が、下半部３４の基端側から見て腹側を見せる旋回翼２６，２８の先端に向かって延びる旋回板３１，３２と、上半部３３の先端が、上半部３３の基端側から見て腹側を見せる旋回翼２６，２８の先端に向かって延び、下半部３４の先端が、下半部３４の基端側から見て背側を見せる旋回翼２６，２８の先端に向かって延びる旋回板３１，３２とを交互に配置して構成することもできる。言い換えれば、上流側から見て時計方向に回転する旋回流と、上流側から見て反時計方向に回転する旋回流とが、交互に形成されるように構成することもできる。

本実施形態に係るガスタービン燃焼器１０によれば、旋回板３１，３２によって、旋回翼２６，２８と旋回翼２６，２８との間に形成された流路２９に流入する空気または混合気に旋回力が付与され、上流側から流れてきた空気または混合気は、旋回流となって旋回翼２６，２８と旋回翼２６，２８との間に形成された流路２９に流入していくことになる。そして、燃料噴出孔２８ａから噴出された燃料は、流路２９内を旋回する空気または混合気とともに旋回し、旋回翼２６，２８の長さ方向に攪拌されることになる。
これにより、旋回翼２６，２８の長さ方向における燃料濃度分布を均一（一様）にすることができ、さらなる低ＮＯｘ化を図ることができる。

また、流路２９内に形成される旋回流が、ガスタービン燃焼器１０の周方向の位置によらず全て同じ方向となるように構成されている場合には、旋回板３１，３２の構成を同一なものとすることができるので、構成の簡略化を図ることができ、製造コストの低減化を図ることができる。

さらに、旋回翼２６，２８によって作り出される旋回混合気流の回転方向と同じ回転方向を作り出す３１，３２と、旋回翼２６，２８によって作り出される旋回混合気流の回転方向と反対の回転方向を作り出す旋回板３１，３２とが、周方向に沿って交互に配置されている場合には、旋回翼２６，２８と旋回翼２６，２８との間に形成された流路２９に流入する空気または混合気の旋回力を強めることができるので、旋回翼２６，２８の長さ方向における燃料濃度分布をより均一（一様）にすることができ、さらなる低ＮＯｘ化を図ることができる。

本実施形態に係るガスタービン１によれば、従来よりも旋回翼２６，２８の長さ方向における燃料濃度分布を均一（一様）にすることができ、さらなる低ＮＯｘ化を図ることができるガスタービン燃焼器１０を具備しているので、高温化する環境下でも低ＮＯｘ化を図ることができて、その信頼性を向上させることができる。

本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図５を参照しながら説明する。
図５は本実施形態に係る旋回力付与手段を説明するための図であって、（ａ）は半径方向外側から見た断面図、（ｂ）は上流側から見た正面図である。

図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、旋回力付与手段３１，３２の代わりに、旋回力付与手段４１が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

本実施形態に係る旋回力付与手段４１は、中空円筒状の円筒管４２と、この円筒管４２内に配置されて、円筒管４２内を通過する混合気に旋回力を付与する旋回翼（スワラーベーン）４３とを備えている。
円筒管４２の高さ（図５（ｂ）において上下方向の長さ）は、旋回翼２６の高さと（略）同じである。

旋回翼４３は、長手方向（図５（ａ）において上下方向、図５（ｂ）において紙面に垂直な方向）に沿って延びる円筒管４２の中心軸線に、その中心軸線が一致するようにして配置された中心材４４の外周面から放射状に、かつ、中心材４４の軸方向に沿うように複数枚（例えば、８枚）配置されている。
なお、中心材４４は、中実円筒状の部材であり、円筒管４２の入口４５から円筒管４２内に流入した混合気は、円筒管４２の内周面４２ａと中心材４４の外周面４４ａとの間に形成されたリング状の流路４６を通過して、旋回翼４３によって、上流側から見て反時計方向に回転する旋回力（図４参照）が付与された後、円筒管４２の出口４７から流出していくことになる。
また、旋回力付与手段４１は、円筒管４２の中心軸線および中心材４４の中心軸線が、隣り合う旋回翼２６，２８の前縁と前縁とを結ぶ直線に対して引かれた垂直二等分線上に位置するように配置されている。

本実施形態に係るガスタービン燃焼器およびガスタービン１の作用効果は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明の第３実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図６を参照しながら説明する。
図６は本実施形態に係る旋回力付与手段を説明するための図であって、（ａ）は軸方向に沿って切った断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。

図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、旋回力付与手段３１，３２の代わりに、旋回力付与手段５１が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、本実施形態に係る旋回力付与手段５１は、リング状に形成された第２の流路２２を周方向に沿って複数個（例えば、１６個）の空間に仕切る（区切る）仕切板５２と、この仕切板５２の半径方向外側端（上端）から周方向に沿って延び、仕切板５２の基端部（上流側の端部）に形成されて、周方向に沿って開口する第２流路２２への入口５３の一部を閉塞し、第２の流路２２に流入する混合気の流量を絞る邪魔板５４と、リング状に形成された第３の流路２３を周方向に沿って複数個（例えば、１６個）の空間に仕切る（区切る）仕切板（図示せず）と、この仕切板の半径方向外側端（上端）から周方向に沿って延び、仕切板の基端部（上流側の端部）に形成されて、周方向に沿って開口する第３流路２３への入口（図示せず）の一部を閉塞し、第３の流路２３に流入する混合気の流量を絞る邪魔板（図示せず）とを備えている。

仕切板５２は、隣り合う旋回翼２６，２８の前縁と前縁とを結ぶ直線に対して引かれた垂直二等分線上に位置している。
また、邪魔板５４は、仕切板５２の半径方向外側端から同一方向（上流側から見て時計方向）に延びている。
そして、図６（ｂ）に実線矢印で示すように、旋回力付与手段５１によって、入口５３を介して第２の流路２２に流入してきた混合気に、上流側から見て時計方向に回転する旋回力が付与されることになる。

なお、邪魔板５４は、図７に示すような形態とすることもできる。すなわち、一の仕切板５２の一側に、上流側から見て反時計方向に回転する旋回力が付与される流路が形成され、他側に、上流側から見て時計方向に回転する旋回力が付与される流路が形成されるように構成することもできる。言い換えれば、半径方向外側端に邪魔板５４を有する仕切板５２ａと、邪魔板５４を有しない仕切板５２ｂとが交互に配置されるとともに、上流側から見て反時計方向に回転する旋回力が付与される流路と、上流側から見て時計方向に回転する旋回力が付与される流路とが交互に形成されるように構成することもできる。

本実施形態に係るガスタービン燃焼器およびガスタービン１の作用効果は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明の第４実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図８から図１０（ａ）を参照しながら説明する。
図８は燃焼バーナーと、内筒と、尾筒とを分離して示す斜視図、図９は本実施形態に係る旋回力付与手段を説明するための図であって、軸方向に沿って切った断面図、図１０（ａ）は図９のＢ−Ｂ矢視断面図である。

本実施形態に係るガスタービン燃焼器６０は、第１実施形態のところで説明した旋回力付与手段３１（３２）を、図８に示すマルチノズル型のガスタービン燃焼器に適用したという点で上述した第１実施形態のものと異なる。

ガスタービン燃焼器６０は、図１に示すアニュラ型のガスタービン燃焼器１０と同様、燃焼器ケーシング１１に環状に複数個配置されている。燃焼器ケーシング１１（図１参照）とガスタービンケーシング１２（図１参照）には圧縮空気が充満し、車室１３（図１参照）を形成する。この車室１３には、圧縮機により圧縮された空気が導入される。導入された圧縮空気は、ガスタービン燃焼器６０の上流部に設けられた空気流入口１４（図１参照）から、ガスタービン燃焼器６０の内部に入る。ガスタービン燃焼器６０の内筒６１の内部では、燃焼バーナー６２を介して供給された燃料と圧縮空気が混合されて燃焼する。ガスタービン燃焼器６０内に供給された燃料と圧縮空気が混合されて燃焼する。燃焼によって生じた燃焼ガスは、尾筒１７を通ってタービン室側へ供給され、タービンロータ（図示せず）を回転させる。

図８に示すように、燃焼バーナー６２は、複数本の予混合燃焼バーナー６３と、１本のパイロット燃焼バーナー６４とを有している。
複数本の予混合燃焼バーナー６３は、内筒６１の内部で、かつ、図８に示すように、パイロット燃焼バーナー６４の周囲を囲むように配置されている。そして、予混合燃焼バーナー６３から噴射された燃料は、後述する予混合燃焼バーナー６３の旋回翼（スワラーベーン）６５により旋回流となった空気と予混合され、内筒６１の内部で燃焼する。
なお、パイロット燃焼バーナー６４には、図示しないパイロット燃焼ノズルが組み込まれている。

図８または図９に示すように、予混合燃焼バーナー６４は、燃料ノズル６６と、バーナー筒６７と、旋回翼６５とを主たる要素として構成されている。
バーナー筒６７は、燃料ノズル６６に対して同心状で、かつ、この燃料ノズル６６を囲繞する状態で配置されている。このため、燃料ノズル６６の外周面とバーナー筒６７の内周面との間に、リング状の空気通路６８が形成される。
この空気通路６８には、その上流側（図９において左側）から下流側（図９において右側）に向かい、空気流入口１４から流入してきた空気が流通する。

旋回翼６５は、空気通路６８を流通する空気に旋回力を付与して、この空気を旋回空気流にするものであり、燃料ノズル６６の外周面から放射状に、かつ、燃料ノズル６６の軸方向に沿うように複数枚（本実施形態では６枚）配置されている。
なお、図９には、理解を容易にするため、周方向に沿う角度０度と角度１８０度の位置に配置した２枚の旋回翼６５のみを示している（図９の状態では、実際には合計で４枚の旋回翼６５が見える）。
また、図９中の符号６５ａは、空気通路６８内に燃料を噴出する燃料噴出孔である。

さて、本実施形態に係るガスタービン燃焼器６０では、旋回翼６５の上流側近傍に旋回板（旋回力付与手段）３１（３２）が設けられている。旋回板３１の高さ（図９において上下方向の長さ）は、旋回翼６５の高さと（略）同じである。旋回板３１（３２）は、隣り合う旋回翼６５の前縁と前縁との間で、隣り合う旋回翼６５間に形成された流路６９（図１０参照）の入口近傍にそれぞれ配置されている。また、旋回板３１（３２）は、高さ方向における（略）中央よりも上側（半径方向外側）に位置する上半部３３と、高さ方向における（略）中央よりも下側（半径方向内側）に位置する下半部３４とを備えている。上半部３３の基端（上流端）および下半部３４の基端（上流端）は、隣り合う旋回翼６５の前縁と前縁とを結ぶ直線に対して引かれた垂直二等分線上に位置しており、上半部３３の先端（下流端）は、上半部３３の基端側から見て腹側を見せる旋回翼６５の先端に向かって延び、下半部３４の先端（下流端）は、下半部３４の基端側から見て背側を見せる旋回翼６５の先端に向かって延びている。

そして、図９に実線矢印で示すとともに図１０（ａ）に破線矢印で示すように、旋回板３１によって、空気通路６８を通過してきた流路６９に流入する前の空気に、上流側から見て時計方向に回転する旋回力が付与されることになる。

なお、本実施形態では、図１０（ａ）に示すように、旋回板３１（３２）によって付与される旋回力の回転方向が同一方向になるように構成されているが、図１０（ｂ）に示すように、隣り合う旋回板３１（３２）で旋回力の回転方向が互いに反対方向になるように構成することもできる。すなわち、上半部３３の先端が、上半部３３の基端側から見て背側を見せる旋回翼６５の先端に向かって延び、下半部３４の先端が、下半部３４の基端側から見て腹側を見せる旋回翼６５の先端に向かって延びる旋回板３１（３２）と、上半部３３の先端が、上半部３３の基端側から見て腹側を見せる旋回翼６５の先端に向かって延び、下半部３４の先端が、下半部３４の基端側から見て背側を見せる旋回翼６５の先端に向かって延びる旋回板３１（３２）とを交互に配置して構成することもできる。言い換えれば、上流側から見て時計方向に回転する旋回流と、上流側から見て反時計方向に回転する旋回流とが、交互に形成されるように構成することもできる。
また、図１０（ａ）および図１０（ｂ）中の実線矢印は、旋回翼６５によって付与された旋回力の回転方向を示している。

本実施形態に係るガスタービン燃焼器６０およびガスタービンの作用効果は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明の第５実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図１１を参照しながら説明する。
図１１は本実施形態に係る旋回力付与手段を説明するための図であって、軸方向に沿って切った断面図である。

図１１に示すように、本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、旋回力付与手段３１（３２）の代わりに、第２実施形態のところで説明した旋回力付与手段４１が設けられているという点で上述した第４実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第４実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

本実施形態に係る旋回力付与手段４１は、中空円筒状の円筒管４２と、この円筒管４２内に配置されて、円筒管４２内を通過する混合気に旋回力を付与する旋回翼（スワラーベーン）４３とを備えている。
円筒管４２の高さ（図１１において上下方向の長さ）は、旋回翼６５の高さと（略）同じである。

旋回翼４３は、長手方向（図１１において左右方向）に沿って延びる円筒管４２の中心軸線に、その中心軸線が一致するようにして配置された中心材４４の外周面から放射状に、かつ、中心材４４の軸方向に沿うように複数枚（例えば、８枚）配置されている。
なお、中心材４４は、中実円筒状の部材であり、円筒管４２の入口４５から円筒管４２内に流入した混合気は、円筒管４２の内周面４２ａと中心材４４の外周面４４ａとの間に形成されたリング状の流路４６を通過して、旋回翼４３によって、上流側から見て時計方向に回転する旋回力が付与された後、円筒管４２の出口４７から流出していくことになる。
また、旋回力付与手段４１は、円筒管４２の中心軸線および中心材４４の中心軸線が、隣り合う旋回翼６５の前縁と前縁とを結ぶ直線に対して引かれた垂直二等分線上に位置するように配置されている。

本実施形態に係るガスタービン燃焼器およびガスタービンの作用効果は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明の第６実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図１２を参照しながら説明する。
図１２は本実施形態に係る旋回力付与手段を説明するための図であって、（ａ）は軸方向に沿って切った断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。

図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、旋回力付与手段３１（３２）の代わりに、第３実施形態のところで説明した旋回力付与手段５１と同様の旋回力付与手段７１が設けられているという点で上述した第４実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第４実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、本実施形態に係る旋回力付与手段７１は、リング状に形成された空気通路６８を周方向に沿って複数個（本実施形態では６個）の空間に仕切る（区切る）仕切板７２と、この仕切板７２の半径方向外側端（上端）から周方向に沿って延び、仕切板７２の基端部（上流側の端部）に形成されて、周方向に沿って開口する空気通路６８への入口７３の一部を閉塞し、空気通路６８に流入する空気の流量を絞る邪魔板７４とを備えている。

仕切板７２は、隣り合う旋回翼６５の前縁と前縁とを結ぶ直線に対して引かれた垂直二等分線上に位置している。
また、邪魔板７４は、仕切板７２の半径方向外側端から同一方向（上流側から見て時計方向）に延びている。
そして、図１２（ｂ）に実線矢印で示すように、旋回力付与手段７１によって、入口７３を介して空気通路６８に流入してきた空気に、上流側から見て時計方向に回転する旋回力が付与されることになる。

なお、邪魔板７４は、一の仕切板７２の一側に、上流側から見て反時計方向に回転する旋回力が付与される流路が形成され、他側に、上流側から見て時計方向に回転する旋回力が付与される流路が形成されるように構成することもできる。すなわち、半径方向外側端に邪魔板７４を有する仕切板と、邪魔板７４を有しない仕切板とが交互に配置されるとともに、上流側から見て反時計方向に回転する旋回力が付与される流路と、上流側から見て時計方向に回転する旋回力が付与される流路とが交互に形成されるように構成することもできる。

本実施形態に係るガスタービン燃焼器およびガスタービンの作用効果は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更・変形が可能である。

１ ガスタービン
１０ ガスタービン燃焼器
２６ 旋回翼
２６ａ 燃料噴出孔
２８ 旋回翼
２８ａ 燃料噴出孔
２９ 流路
３１ 旋回板（旋回力付与手段）
３２ 旋回板（旋回力付与手段）
４１ 旋回力付与手段
５１ 旋回力付与手段
６０ ガスタービン燃焼器
６５ 旋回翼
６５ａ 燃料噴出孔
７１ 旋回力付与手段

Claims (4)

1. 上流側から流れてきた空気または空気と燃料との混合気に、燃料噴出孔から燃料を噴射するとともに、旋回力を付与して旋回混合気流を作り出す旋回翼を複数枚備えたガスタービン燃焼器であって、
   前記旋回翼の上流側近傍に、前記旋回翼間に形成された流路に流入する前記空気または前記混合気に旋回力を付与する旋回力付与手段が設けられていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
2. 前記流路内に形成される旋回流が、全て同じ方向に回転するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
3. 前記旋回翼によって作り出される前記旋回混合気流の回転方向と同じ回転方向を作り出す旋回力付与手段と、前記旋回翼によって作り出される前記旋回混合気流の回転方向と反対の回転方向を作り出す旋回力付与手段とが、周方向に沿って交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のガスタービン燃焼器を具備してなることを特徴とするガスタービン。

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